1.高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于：一是影像全局高倍放大扫描系统架构；二是文书放大扫描系统升级设计，包括：显微放大硬件结构升级、驱控电路板升级设计、硬件驱动程序设计；三是影像显微扫描方案加强设计，包括：计算扫描参数、计算扫描稳定台偏角、显微扫描流程；四是大规模局部显微影像链接方法，包括：影像局部显微配准策略、坐标定位的全局链接模型；五是打印文书辅助鉴定模块设计；

首先，采用对采集文书进行显微放大后再拍照的方式获取影像,将采集的多幅局部影像链接成完整字符影像，采用区域扫描并在此基础上设计坐标定位的全局链接模型；

其次，进行硬件结构工艺升级，通过增加游标云台长度，使仪器进行二维区域扫描时能够扫描到A4纸全部；重新设计扫描方法即相机随步进电机移动时等时间间隔抓拍影像,相机采用高速帧曝光相机使相机在快速移动中每次都能抓拍到清晰静止的影像，提高采集速率且保证采集影像质量；保证相邻影像重叠区域大小相同，将步进电机细分驱动器细分数调到32细分以上,使曝光时间内游标云台移动位移趋近0；

再次，采用基于平滑瓣的特征关联匹配方法进行配准，在进行影像配准时采用标量增强学习法来寻找特征关联匹配的最佳匹配位置；根据二维影像序列的空间排列特征，设计基于线性回归的全局对准模型，对大规模影像进行快速配准并消除影像两两配准时的匹配误差，采用渐进渐出法对影像进行融合，使影像重叠区域实现平滑过渡；

最后,实现影像全局显微放大系统的打印文书鉴定应用，分别提取文书中相同字体字号的同一字符的显微放大影像进行纹理差异比较，基于打印差异开发打印文书辅助鉴定模块；

显微放大硬件结构升级，改进包括：X轴电控游标云台固定有支架，支架上固定有相机和高倍显微镜头，Y轴电控游标云台上固定有稳固台，用于放置文书，其中，X方向游标云台的行程超过A4纸的宽度，Y方向游标云台的行程超过A4纸的长度，当X、Y轴电控游标云台近端复位之后，A4纸的右上方位于高倍显微镜头的正下方，X轴方向游标云台在步进电机带动下做横向匀速运动，Y轴方向游标云台在步进电机带动下做步进运动，X轴游标云台搭载相机匀速运动过程中相机按等时间间隔抓拍影像，每次拍摄的影像依次传送到计算机命名、保存，采集链接系统算法对保存的影像序列进行链接，获得打印文书大视野全局显微影像；

显微放大硬件系统分为两个部分，一是驱动控制部分，二是影像采集部分，驱动控制模块控制游标云台做二维平面运动，包括对游标云台速度和方向控制，计算机端传送控制指令、速度和步进指令到控制电路，驱动程序实现速度设定、归零操作、方向设定、位移量设定；

在对打印文档进行采集时，将打印文档放置在稳固台上，调节LED灯的光照强度，显微镜的放大倍数，设定横向游标云台的移动速度和抓拍时间间隔，纵向游标云台的步距参数，并使影像聚焦清晰，选定所要采集的字符区域，X、Y轴电机复位到采集区域的起始点，采集开始，X轴游标云台搭载高速相机匀速运动，在运动过程中相机按照等时间间隔抓拍影像，X轴电机带动相机完成一行扫描后，Y轴步进电机向上步进运动，使下一行位于高倍显微镜头的下方，X轴电机带动相机再反向运动扫描影像，循环往复直到采集完指定区域的影像。

2.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，硬件驱动程序设计：游标云台由步进电机驱动程序控制，步进电机驱动程序通过RS232接口进行电平信号的发送与控制,通过计算机向驱动程序输入指令来控制游标云台的行程与影像采集；

(1)查询指令

归零查询与限位查询均通过串口DCD线来查询，如果步进电机走到机械行程的边界处，则触发限位开关接通，使DCD为低电平，而归零点是步进电机负方向上的限位点，远端限位查询通过CTS线来查询，如果步进电机走到机械行程的远端边界处，则触发限位开关接通，使CTS为低电平；归零查询或近端限位查询，通过SerialPort类的CDHolding方法来读取DCD线上的电平信号，从而查询归零信号；远端限位查询，通过CTSHolding方法来读取CTS线上的电平信号，从而查询限位信号；

近端限位(归零)查询：if(serialPort1.CDHolding(O))；

远端限位查询：if(serialPort1.CTSHoldingO))；

(2)设置指令

速度设置：输出脉冲数的PPS决定步进电机的速度，速度设置有两方面设置：a)字符串二进制码：最快速度serialPort1.Write(“Ox55”)；

中等速度serialPort1.Write(“Ox3Ox3”)；

低等速度serialPort1.Write(“Ox0Ox15”)；

b)串口波特率：高波特率serialPort1.BaudRate＝br115200；

中波特率serialPort1.BaudRate＝br19200；

低波特率serialPort1.BaudRate＝br9600；

其中Ox5即为二进制数0101,Ox3为二进制数0011，依据字符串内容设定速度时最快速度为中等速度的2倍，同理中等速度为低等速度的2倍；

步进电机的移动速度分为采集速度和复位速度,步进电机在复位时相机并没有拍摄，在细分驱动器细分数设定下,通过设置不同的波特率和发送数据实现对步进电机采集速度和复位速度的设定；

方向设置：通过RS232串口的Dtr引脚向细分驱动器芯片DMD402A的Dir引脚发送电平控制信号控制电机的运转方向；

正向位移：serialPort1.DtrEnable(false)；反向位移：serialPort1.DtrEnable(true)；

归零设置：首先由归零查询指令得到归零状态,如果机器没有归零，则启动归零设置，结合DCD限位信号进行位移归零；

查询是否归零：if(serialPortl.CDHolding())；

归零设置：serialPort1.CDHolding(false)；

while(serialPort1.CDHolding())

serialPort1.Write(byte[]buffer,intoffset,intcount)；

(3)控制指令

影像采集控制过程为：

1、初始化相机(CameraInit(intindex))

2、运行相机，开始捕获影像数据(CameraPlay)

3、设置影像的分辨率(CameraSetResolution)

4、显示影像(CameraShowImage)

5、获取影像保存为BMP文书(CameraSavelmage)

6、关闭相机采集模式与数据连接(CameraFree)；

位移轴切换：用串口的RTS线来向三级管的基极发送高低电平，实现X轴与Y轴位移间的切换：X轴位移：serialPort1.RtsEnable(true)；Y轴位移：seriaiPort1.RtsEnable(false)；

位移控制：X轴游标云台带动相机和高倍显微镜头匀速运动，相机按等时间间隔抓拍影像，完成一行扫描后，Y轴步进电机带动纸张稳固台步进一次，X轴电机带动相机再反向扫描，直到完成指定区域的扫描。

3.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，计算扫描参数：采集影像大小640*480，像素尺寸3.2μm*3.2μm,60fps最高帧率，光学放大倍数＝

0.5×4.5＝2.25(倍)，电子放大倍数＝21×25.4/8＝66.68(倍)，游标云台在行向运动时,相机抓拍时间间隔内游标云台的位移小于2.650mm，游标云台在步进运动时,游标云台的步进量小于1.970mm；

高速工业相机最高帧率为60fps，步进电机在行扫描时最快速率不能超过2.650*60＝

159(mm/s)；

步进电机固有步距角为1.8度，螺杆导程为2mm，将步进电机细分驱动器细分数设定为

32，即步进电机转动一圈需要6400个脉冲，同时设定串口的波特率为19200，发送的二进制编码为0x55，则游标云台移动速度为：曝光时间选取1300μs，细分驱动器的细分数设定为32,游标云台在曝光时间内移动的位移为：‑6

3000μm×1300×10 ＝3.9(μm)

设定影像重叠区大小为10％，即每次X方向与Y方向的步进距离是实际影像对应区域大小的90％，即：X方向步进距： Y方向步进距：1.97mm×90％＝1.80(mm)；

自动采集时，设置串口波特率为19200，发送二进制编码为0x55，计算出发送脉冲频率为9600；细分驱动器细分数设定为32，即步进电机每转一周或是游标云台每移动2mm需要

6400个脉冲；

X方向位移所需脉冲数：

Y方向步进所需脉冲数：

设定X方向步进电机等时间间隔内位移量所需脉冲数为7680，即相邻影像的间隔是

2.40mm，设定Y方向步进脉冲数为5760，垂直方向上相邻影像的间隔是1.80mm，X轴游标云台匀速运动的速度是3mm/s,相机的抓拍时间间隔是0.8s；

将采集的区域大小设定为180mm*270mm，将X，Y轴步进电机的复位点设定在纸张左上角字符正对镜头的位置，并以此为起点，将采集区域分成一个个单元格，每行单元格数量75个，每列单元格数量150个，影像采集只须移动到采集区域的起点，再标定采集区域,实现对标定采集区域的自动采集。

4.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，计算扫描稳定台偏角：设偏角为α，CMOS相机采集的影像宽高为M×N，相邻影像没有重叠区域的偏角为：通过调整旋转CCD摄相机的安装位置来减小相机与游标云台之间的偏角，将影像像素与物理长度之间的数量关系定义为游标尺，表示每个影像像素对应到实际采集区域的物理长度，高倍显微镜头的光学放大倍数记为m，CMOS影像传感器的像素尺寸为x(μm)，该放大倍数下的游标尺就是x/m；

设偏角为α，该倍数下的游标尺为f，则影像对应的采集区域的物理大小是宽为M×f，高为N×f，影像坐标系和电控游标云台坐标系是同一坐标系，则偏角的计算方法是：第一步：将文书放置在纸张稳固台上，采集影像I1；

第二步：驱动电控游标云台沿X轴方向移动距离△x，采集影像I2，其中M×f×10％＜△x＜M×f×90％，使相邻两幅影像有重叠区域；

第三步：采用链接算法计算两幅影像的重合位置为(xp,yp)，夹角计算式：计算出偏角之后，在机械安装中通过不断调整高清摄像机和电控游标云台的相对位置来减小偏角，将偏角降低到最小。

5.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，显微扫描流程：显微影像扫描采用二维扫描方式，显微镜通过镜头架固定在X轴游标云台的支架上,位于纸张稳固台的上方，游标云台搭载CMOS相机做二维平面运动扫描文书；

自由选择采集区域后，游标云台自动运行进行影像采集，假定在某个采集区域采集的影像数量为(m+1)*(n+1)幅,则代表采集m+1行影像，每一行有n+1列；电控游标云台首先从采集区域的起点沿水平方向运动，CMOS相机抓拍影像，从左到右移动依次采集n+1幅影像，完成指定采集区域的第一行的扫描，Y轴电机向上步进一步，电控游标云台沿着相反的方向继续对第二行进行扫描，采集路线为”Z”字形，直到完成对指定区域的影像采集，影像的编号代表采集顺序，给影像按采集顺序编号方便后续的影像处理。

6.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，影像局部显微配准策略：采用在同一坐标系下对采集的二维序列影像进行坐标定位的方法进行影像配准，选择定位影像左上角像素点坐标，采取对一行一行的影像进行逐行的配准策略，影像配准均在同一坐标系下，首先采用配准算法对第一行影像进行两两配准,通过基于平滑瓣配准算法计算出每幅影像在坐标系下的影像左上角像素点坐标，并计算出影像左上角像素点的间距和第一行影像左上角像素点所在直线方程，然后通过坐标定位的全局链接算法对第一列影像进行两两配准,通过配准算法计算出每幅影像在坐标系下的影像左上角像素点坐标，并计算出垂直方向影像左上角像素点的间距和第一列影像左上角像素点所在直线方程，然后以第一列每行影像左上角像素点坐标为参考点计算出每行影像左上角像素点所在直线方程,在根据行向影像左上角像素点间距计算出每行影像在坐标系下的影像左上角像素点坐标，至此采集的二维影像序列每幅影像左上角像素点在坐标系下的位置确定，影像配准完成后再通过影像融合方法对重叠区域进行融合就得到重叠区平滑过渡的影像；

配准策略基于系统采集的影像在水平方向上相邻影像重叠区大小和位置相同，在垂直方向上相邻影像重叠区大小和位置也相同，采用计算影像左上角像素点所在直线方程并对影像左上角像素点坐标进行线性回归的方法,消除影像间两两配准时在影像序列闭合处产生的累积误差。

7.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，坐标定位的全局链接模型：采用基于平滑瓣的特征关联匹配对第一行和第一列两两相邻的影像进行配准，在进行影像配准时采用标量增强学习法来寻找特征关联匹配的最佳匹配位置；

在采集区域内，第一行和第一列影像数量并不多,采用特征关联匹配法计算量并不大，准确的计算出第一行和第一列影像在坐标系下的影像左上角像素点位置，进而计算出行、列方向影像左上角像素点的间距和行、列方向影像左上角像素点所在的直线方程，通过以每行第一幅影像左上角像素点坐标为参考点能够计算出每行影像左上角像素点所在直线方程，该方程采用基于最小二乘法的一元线性回归的方法估算；

假设一元线性回归函数为Y＝aX+b其中Y和X均为随机变量，a、b为待估参数，采用最小二乘法来估算参数a和b的值，令：yi＝axi+b+εi

式中参数a、b相互独立，εi为随机误差，将上式移项平方，得：

当上式取最小值时，与axi+b的误差最小，构造函数：

n为对应参数，令P(a,b)取最小值，即取P分别关于参数a、b的偏导数并使之为零：得方程组：

xi不全相同，上述方程组的系数行列式为：

因此方程组(3.12)有唯一的一组解，并解得a,b的模型参数估算值为：式中

* * *

对于给定的x值，取a x+b 作为回归函数Y＝aX+b的估算值，得到模型参数估算值y，对影像进行全局坐标定位，以第一幅影像左上角像素点为坐标原点，以影像上边界为X轴，左边界为Y轴建立坐标系；

对第一行影像左上角像素点进行坐标定位和左上角像素点线方程估算，对第一行影像采用特征关联匹配法两两配准,得到该行影像左上角像素点的坐标(x1j,ylj)，其中j表示影像位于该行的j列，将(x1j,ylj)作为文书值，采用最小二乘法进行一元线性回归函数的参数估算后，得到行影像左上角像素点线方程为：* * *

y1j＝a1x1+b1

* * *

其中a1、b1为估算后得到的参数值，y 1j为根据行影像左上角像素点线方程估算所得的纵坐标值，当把每行的第一幅影像左上角像素点作为坐标原点，均根据行影像左上角像素点线方程进行水平方向上的链接；

对第一列影像左上角像素点进行坐标定位和列影像左上角像素点方程估算，对第一列影像采用特征关联匹配的方法进行两两配准，得到该列影像左上角像素点的坐标(x2i,y2 i)，其中i表示影像位于该列的第i行，根据行影像左上角像素点线与列影像左上角像素点线垂直特征，列影像左上角像素点线的斜率为：* *

a2＝1/a1

将该列第一行的影像左上角像素点坐标值带入列影像左上角像素点线回归方程，求得：* *

b2＝y21‑a2x21列影像左上角像素点线方程为：

* * *

y2i＝a2x2i+b2

当把每列的第一幅影像左上角像素点作为坐标原点,均根据列影像左上角像素点线方程进行垂直方向的链接，在确定第一列影像的位置后，每一行影像的链接均以该行第一幅影像为基准,根据行影像左上角像素点线方程确定该行每幅影像的位置，确定每幅影像左上角像素点基于全局对准坐标系的坐标：* *

(x2i+x1j,y2i+y1j)

上式为影像左上角像素点的坐标；

至此，基于线性回归的全局对准模型构造完成，根据所有影像左上角像素点在全局对准坐标系中的位置，进行准确的影像链接；

影像配准完成后，二维序列影像左上角像素点在坐标系中位置固定，为完成影像链接，接下来进行影像融合，即修正影像重叠部分的平滑瓣值，使影像重叠部分平滑过渡，采用渐进渐出的图像融合法进行配准后的融合。

8.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，打印文书辅助鉴定模块设计：辅助检验可供鉴别的特征包括：字符边缘多余喷溅、空白处喷溅、笔画边缘粗糙度、局部笔画形态、墨粉堆积致密度、打印文书特征稳定度、全局字符形态；辅助鉴定别的途径是：分别提取检材与文书申请书中相同字体字号的同一字符，通过打印文书辅助鉴定模块对字符影像轮廓化、旋转、调色、拖动比对、调透明度方式比对字符影像的纹理差异。